Resumo: Objetivo Neste artigo, os efeitos ecotoxicológicos agudos de Cr(III), Cr(VI), Cd(II) e V(V) foram avaliados em protozoários ciliados isolados do Lago de Maracaibo, estimando o CL50 para um tempo de 1 h exposição e observações a cada 5 min. Métodos Isolamentos e culturas de protozoários ciliados foram feitos a partir de amostras de águas superficiais para então realizar testes de toxicidade em condições estáticas e controladas, identificando a imobilidade celular (morte) como critério de avaliação. Resultados A resposta dos protozoários ciliados permitiu determinar inequivocamente a toxicidade aguda na presença de elementos potencialmente tóxicos (EPT), com mortalidades variáveis dependendo do gênero, do elemento testado e da sua concentração. Os resultados obtidos com Euplotes sp. indicam que o protozoário é um biomonitor sensível e indicado para o biomonitoramento de contaminação por EPT no Lago Maracaibo. Conclusões O uso de períodos de exposição mais curtos oferece oportunidades de mostrar os efeitos da toxicidade precoce em populações naturais e de atuar em tempo hábil (sistemas de alerta precoce) em eventos de contaminação de EPT, bem como o desenvolvimento de métodos de biomonitoramento sensíveis e rápidos para a detecção desses elementos no meio ambiente.

Abstract: Aim In this article the acute ecotoxicological effects of Cr(III), Cr(VI), Cd(II) and V(V) on ciliated protozoa isolated from Lake Maracaibo were evaluated, by estimating of the LC50 for an exposure time of 1-h and observations every 5 min. Methods Isolations and cultures of ciliated protozoa were made from surface water samples to then carry out toxicity essays under static and controlled conditions, identifying cell immobility (death) as the endpoint. Results The response of the ciliated protozoa made it possible to unequivocally determine the acute toxicity in presence of potentially toxic elements (PTE), with variable mortalities depending on the gender, the element tested and its concentration. The results obtained with Euplotes sp. indicate that protozoan is a sensitive biomonitor indicated for the biomonitoring of PTE contamination in Lake Maracaibo. Conclusions The use of shorter exposure periods offers opportunities to show early toxicity effects on natural populations and to act in a timely manner (early warning systems) in contamination events by PTEs, as well as the development of sensitive and rapid biomonitoring methods for detection of these elements in the environment.

RESUMEN Se evaluó la remoción de DQO y nitrógeno de aguas residuales de una tenería usando un sistema integrado de tratamiento. El sistema estuvo conformado por la combinación de un tratamiento biológico usando un reactor por carga secuencial (SBR) seguido de un tratamiento fisicoquímico basado en un proceso de coagulación-floculación. Las concentraciones promedio de los contaminantes en el agua residual fueron 1546 mg·L-1 de DQO, 200 mg·L-1 de NTK y 121 mg·L-1 de N-NH4 +. La duración del ciclo en el SBR fue de 12 h. La concentración de oxígeno disuelto (OD), pH y potencial de óxido-reducción (POR) se usaron para monitorear el proceso de remoción biológica de nutrientes en el reactor. Adicionalmente, se determinó la densidad de microorganismos nitrificantes y desnitrificantes en el licor mezcla. Para el tratamiento fisicoquímico se emplearon concentraciones de 2,7 y 100 g·L-1 para el FeCl3.6H2O y amargos de salmuera (desecho agroindusrial usado como coadyuvante), las dosis fueron de 60 y 5 mL·L-1, respectivamente. Se obtuvo que el sistema integrado de tratamiento fue efectivo para producir un efluente apto para ser descargado a cuerpos de agua, según la normativa ambiental venezolana. Las concentraciones del efluente al final del tratamiento integrado fueron 303 mg·L-1 de DQO, 35,1 mg·L-1 de NT y 0,5 mg·L-1 de N-NH4 +, representando remociones de 80%, 82% y 99,6%, respectivamente. Los perfiles de POR, OD y pH resultaron ser una forma eficiente de evaluar la evolución de la remoción biológica de nutrientes, por tanto, el control en tiempo real puede ser implementado para optimizar el funcionamiento del SBR. Finalmente, la densidad de los microorganismos nitrificantes resultó ser mayor que la de los desnitrificantes durante el tratamiento biológico.

ABSTRACT An integrated wastewater treatment was evaluated for nitrogen and COD removal from a tannery effluent. The system was conformed by the combination of a biological treatment using a sequencing batch reactor (SBR) followed by a physicochemical treatment based in a coagulation-flocculation process. The contaminants in the tannery wastewater had average concentrations of 1546 mg COD·L−1, 200 mg TKN·L−1 and 121 mg N-NH4 +·L−1. The duration of a complete SBR operation cycle was 12 h. Dissolved oxygen (DO), pH and oxidation-reduction potential (ORP) were used to monitor biological nutrient removal process in the reactor. In addition, densities of nitrifying and denitrifying microorganisms in the mixed liquor were evaluated during the biological treatment. During physicochemical treatment, the concentrations of FeCl3.6H2O and sour brine (agroindustrial waste used as adjuvant) were 2.7 and 100 g·L-1, respectively (doses were 60 and 5 mL·L-1, respectively). Results show the integrated treatment system was effective to produce an effluent suitable for discharge into water bodies, according to the Venezuelan environmental regulations. Average effluent concentrations were 303 mg COD L−1, 35.1 mg TN·L−1 and 0.5 mg N-NH4 +·L-1, giving COD, TN and N-NH4 + removals of 80%, 82% and 99.6%, respectively. Profiles of ORP, DO and pH were efficient ways to monitor the evolution of biological nutrient removal and real-time control can be implemented in order to optimize the SBR operation. Finally, density of nitrifying bacteria was greater than density of denitrifying bacteria during biological treatment.

Se evaluó la remoción de nutrientes en un efluente cárnico utilizando un reactor por carga secuencial (SBR) a escala laboratorio. La investigación se llevó a cabo empleando aguas residuales de un matadero de reses ubicado en el Estado Zulia, Venezuela. El experimento se realizó en un reactor por carga secuencial con un volumen útil de 2 L. El reactor fue operado bajo una secuencia operacional anaeróbica/aeróbica/anóxica, un tiempo de retención celular de 25 días y dos tiempos de retención hidráulica (11 y 15 h), generando dos tratamientos T1 y T2, respectivamente. Los parámetros medidos al inicio, durante y al final de cada ciclo evaluado fueron demanda química de oxígeno total (DQO T), nitrógeno total Kjeldahl (NTK), nitrógeno amoniacal (N-NH4+), nitritos (N-NO2-), nitratos (N-NO3-), pH, alcalinidad total y fósforo total (PT). Los resultados de las remociones de las variables se compararon mediante un análisis de varianza y separación de medias a través de la prueba de Tukey, utilizando el programa estadístico Statistix 9.0. Las aguas residuales provenientes de la matanza de reses presentaron gran variabilidad en sus características fisicoquímicas, viéndose reflejado en los altos valores de desviación estándar que se obtuvieron. Los dos tratamientos aplicados al efluente industrial del matadero de reses en el reactor por carga secuencial permitieron la remoción simultánea de nutrientes y materia orgánica, debido a la flexibilidad del reactor para adaptarse a distintas condiciones de operación, obteniendo remociones superiores al 95 % para la DQO T, 69 % para el NT y 29 % para el PT.

Simultaneous removal of organic matter, nitrogen and phosphorus in slaughterhouse wastewater was evaluated using a sequential batch reactor (SBR) at laboratory scale. The study was carried out using wastewater from an abattoir located in the Zulia state, Venezuela. The experiment was conducted using a completely randomized design, a cell retention time of 25 days, an anaerobic-aerobic-anoxic sequence, and two hydraulic retention times of 11 and 15 hours. Parameters were measured at the beginning, during and at the end of each cycle, and those were chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), total Kjeldahl nitrogen (TKN), ammonia nitrogen (N-NH4+), nitrite (N-NO2-), nitrates (N-NO3-), pH, alkalinity, total phosphorus (TP). The results of the removal of variables were compared using analysis of variance and mean separation by Tukey's test, using the statistical program Statistix 9.0. The two treatments applied to slaughterhouse wastewater in reactor allowed the simultaneous removal of nutrients and organic matter, due to the flexibility of the reactor to suit different operating conditions, obtaining removal of 95 % for COD , 69 % for TN and 29 % for TP.

The objective of this research was to relate the biological nitrogen removal in tannery wastewater with profiles of pH, alkalinity and redox potential (ORP) using a sequencing batch reactor (SBR) with a working volume of 2 L. The reactor worked under two operational sequences: anoxic-aerobic-anoxic (Ax/Ae/Ax) and aerobic-anoxic (Ae/Ax), which were combined with two cell retention times (CRT) (15 and 25 days), with an operation cycle time (OCT) of 11 hours. The profiles were performed by measuring each 15 minutes the following parameters: pH, dissolved oxygen (DO), ORP, and each hour the parameters: total alkalinity, total chemical oxygen demand (DQO T), soluble chemical oxygen demand (DQO S), total Kjeldahl nitrogen (TKN), nitrite (NO2-), nitrate (NO3-) and ammonia nitrogen (N-NH4+). Alkalinity and ORP profile were excellent indicators of the processes of biological nitrogen removal. However, pH could not be used as a control parameter, due to the buffering capacity of tannery wastewater. Finally, this research work showed that alkalinity and ORP values can be used as on-line control parameters to monitor the evolution of the nitrogen removal in tannery wastewater (nitrification and denitrification processes).

El objetivo de esta investigación fue relacionar el proceso de remoción biológica de nitrógeno en efluente de tenerías con los perfiles de oxígeno disuelto, pH y potencial de óxido reducción usando un reactor por carga secuencial (SBR, Sequencing Batch Reactor) con un volumen de trabajo de 2 L. El reactor trabajó con dos secuencias operacionales, anóxica-aerobia-anóxica (Ax/Ae/Ax) y aerobia-anóxica (Ae/Ax), combinadas con dos tiempos de retención celular (TRC) (15 y 25 días), y un tiempo de ciclo operacional (TCO) de 11 horas. Los perfiles se obtuvieron midiendo cada 15 minutos los parámetros: potencial de hidrógeno (pH), oxígeno disuelto (OD), potencial de óxido reducción (ORP) y cada hora los parámetros: alcalinidad total (AT), demanda química de oxígeno total (DQO T), demanda química de oxígeno soluble (DQOs), nitrógeno total Kjeldahl (NTK), nitritos (NO2-), nitratos (NO3-) y nitrógeno amoniacal (N-NH4+) durante el ciclo operacional. La AT y el ORP fueron excelentes indicadores del proceso de remoción biológica de nitrógeno. Por el contrario, el pH no pudo utilizarse como parámetro de control debido a la capacidad de amortiguación de los efluentes de tenerías. Finalmente, esta investigación demostró que los valores de la AT y el ORP pueden usarse como parámetros de control en línea para monitorear la evolución de la remoción de nitrógeno en efluentes de tenerías (nitrificación y desnitrificación).

Los tratamientos biológicos de aguas residuales industriales provenientes de las tenerías no remueven por completo los contaminantes orgánicos presentes en ellas, debido principalmente a sus características de baja biodegradabilidad. Por tanto, se planteó evaluar el efecto de un tratamiento anaeróbico sobre la calidad del efluente de una tenería. El tratamiento consistió en almacenar el agua residual en envases cerrados y llenos en su totalidad para minimizar la presencia de oxígeno, a temperatura ambiente (31±1 ºC), por períodos de 5, 10 y 15 días. En la Etapa 1 de la investigación se realizó la caracterización y fraccionamiento de la DQO, tanto del agua residual cruda como de la tratada anaeróbicamente. En la Etapa 2, se sometió cada efluente por separado, a un tratamiento biológico aeróbico utilizando un proceso biológico en un SBR de 2 L de volumen útil. Los resultados obtenidos mostraron que el tratamiento fue efectivo para mejorar las características de tratabilidad del agua residual de la tenería. Estadísticamente, la mejor condición se logró cuando la duración del tratamiento fue de 15 días, en la cual la DQO biodegradable se incrementó a 64% y se alcanzó el menor contenido de nitrógeno orgánico (87,5 mg·L-1). La evaluación del SBR mostró mejores eficiencias de remoción de DQO y NTK (N-NH4+ y Norgánico) cuando se utilizó el efluente sometido a 15 días de tratamiento y con ciclos de 24 horas en el SBR. Las remociones netas (tratamiento anaeróbico+SBR) alcanzadas fueron 68,8% para DQO, 84,3% para el NTK y 99,5% para el N-NH4+. El aporte del tratamiento anaeróbico fue de 39,2% para DQO, 25,3% para NTK y 35,4% para el N-NH4+, mientras que el SBR contribuyó con remociones de 51,3, 81,4 y 99,0% para DQO, NTK y N-NH4+, respectivamente.

Biological treatments of industrial wastewater, especially for tannery effluents, do not remove entirely the organic pollutants due to their low biodegradability. For this reason, the aim of this research was to evaluate the effect of an anaerobic pretreatment on the quality of the tannery effluents. The pretreatment of wastewater consisted in storing it in an oxygen-free closed tank, at ambient temperature (31±1 ºC), to be digested anaerobically for periods of 5, 10 and 15 days. The characterization and COD fractionation of the tannery wastewater was done during the first step of this research for raw and pretreated effluents. After that, each effluent was treated biologically using a 2L SBR. Results obtained show that the pretreatment was effective to improve the treatability of tannery wastewater. Statistically, the best result was obtained for a pretreatment of 15 duration days, the COD biodegradable was raised to 64% and the organic nitrogen content was the lowest (87.5 mg·L-1). The evaluation of the SBR showed the best COD and TKN removal efficiencies when the wastewater was pretreated for 15 days and the cycle in the SBR was 24 hours. The global removals (pretreatment + SBR) were 68.8% for COD, 84.3% for TKN y 99.5% for N-NH4+. The pretreatment removed 39.2% of COD, 25.3% of TKN and 35.4% of N-NH4+, while the SBR contributed with removals of 51.3; 81.4 y 99.0% of COD, TKN and N-NH4+, respectively.

Los efluentes de las tenerías están conformados por componentes orgánicos con diferentes niveles de biodegradabilidad, conocer su contenido biodegradable e inerte permite seleccionar los tratamientos de depuración más adecuados. El fraccionamiento de la materia orgánica, medida como demanda química de oxígeno (DQO), permitió cuantificar el contenido de DQO fácilmente biodegradable (DQOFB), DQO lentamente biodegradable (DQOLB), DQO no biodegradable soluble (DQONBs), y DQO no biodegradable particulada (DQONBp), contenidas en tres tipos de efluentes producidos en una tenería (mezcla pelambre-teñido, mezcla curtido-teñido y el efluente almacenado en una laguna). El objetivo fue seleccionar el efluente con mejores características de biodegradabilidad y así proponer los tratamientos de depuración más adecuados. Para tal fin, se utilizó un reactor por carga de 2 L de capacidad, alimentado con 70% de efluente industrial y 30% de biomasa. El sistema permaneció aireado durante el ciclo (24 h). Se midió la DQO total y soluble del agua residual cruda y licor mezcla, al inicio y al final del proceso. Se concluyó que el efluente con mayor contenido de DQO biodegradable fue el almacenado en la laguna con 57,4%, conformado por 33,1% de DQOFB y 24,3% de DQOLB, mientras que los efluentes segregados P-T y C-T mostraron menor contenido de DQO biodegradable (35,8 y 34,0%, respectivamente). Por lo tanto, el fraccionamiento de la DQO mostró que un tratamiento biológico sería más efectivo para tratar los efluentes almacenados en la laguna, porque podría remover hasta 57,4% de DQO por vía biológica. Así mismo, los resultados mostraron que se requería de un postratamiento que removiera la parte coloidal de la fracción no biodegradable (29,0% DQONBs y 13,6% DQONBp).

Tannery wastewater is composed by organic components with different biodegradability levels, so it is important to know its biodegradable and inert contents to select the most appropriate treatments. The organic matter fractionation, measured as chemical oxygen demand (COD), allowed to detect the contents of a readily biodegradable COD (rbCOD), slowly biodegradable COD (sbCOD), soluble inert COD (siCOD) and particulate inert COD (piCOD), contained in three types of tannery effluents produced (dyed-soak liquor mixture, dyed-tanning mixture, and pond-stored effluent). The goal of this research was to select the best effluent based on its biodegradability and propose the most appropriate purification treatments. For this investigation a 2L-batch reactor of mixed liquor was used with 70% industrial effluent and 30% biomass. The system remained aerated during the cycle (24 h). Total and soluble COD were measured for raw wastewater and mixed liquor at the beginning and end of the process. The effluent with the highest content of biodegradable COD was the mixture effluent stored in the pond with 57.4%, formed by 33.1% rbCOD and 24.3% sbCOD, whereas the segregated mixtures showed a lesser biodegradable COD (35.8 and 34.0%, respectively). Therefore, the COD fractionation showed that a biological treatment would be more effective to treat the effluent stored in the pond, reaching 57.4% biological removal of COD. Also, results showed a post-treatment is required to remove the colloidal part from a non-biodegradable fraction (29.0% siCOD and 13.6% piCOD).

Los efluentes industriales de las tenerías son altamente contaminantes por las elevadas concentraciones de materia orgánica, nitrógeno y metales pesados como el cromo que contienen. Los sistemas biológicos no convencionales, en especial los que usan reactores por carga secuencial (SBR) han demostrado ser una buena opción de tratamiento de estos efluentes por su flexibilidad y eficiencia en presencia de sustancias inhibidoras, tales como el cromo. El objetivo de esta investigación fue evaluar la eficiencia de un SBR en cuanto a la remoción de materia orgánica, nutrientes y metales pesados utilizando una mezcla de dos de las fracciones de los vertidos de una tenería (curtido con cromo y teñido). Se compararon las eficiencias de remoción obtenidas al alimentar el reactor con afluentes diluidos y concentrados, variando el tiempo de residencia hidráulica en 8 y 12 horas. Durante el tiempo de reacción se combinaron fases anóxicas y óxicas. Se obtuvo que las remociones de contaminantes fueron estadísticamente mayores cuando se usaron afluentes diluidos (DQO£1000 mg/L y [Cr3+]£10 mg/L), independientemente del tiempo de retención utilizado, lográndose la mayor eliminación durante la fase anóxica. Las remociones no mostraron diferencia estadística entre ellas, oscilando para los tratamientos con afluentes diluidos entre 82,5 y 84,2% para la DQO; 58,0 y 73,9% para P-PO4(3-) y 51,2 y 53,9% para el Cr. La eliminación de nitrógeno se realizó por asimilación debido a que los microorganismos nitrificantes fueron más sensibles e inhibieron su actividad frente a la presencia del cromo y altas concentraciones de materia orgánica. La remoción de cromo se logró por precipitación y/o adsorción en el lodo, por lo que fue fundamental controlar el pH en los reactores entre 7,5 y 8,5 unidades.

Tannery wastewater are highly pollutant for the high concentrations of organic matter, nitrogen and heavy metals as chrome that they contain. Sequential batch reactors (SBR) have demonstrated to be a good option of treatment of these effluents due to their flexibility and efficiency in presence of inhibiting substances (chrome). The aim of this investigation was to determine the best conditions for removal of organic matter, nutrients and heavy metals of the residual water of a tannery using a SBR fed on a mixture of tanning-dyeing effluent. The efficiencies of removal were compared when using dilute and concentrated influents, under 8 and 12 hour of hydraulic residence time. During the reaction phases anoxics and oxics phases were combined. The removal of pollutants were significantly higher when dilute influent was used (DQO£1000 mg/L and [Cr3+]£10 mg/L), independently of the retention time, being achieved the major elimination during the anoxic phase. The removals fluctuated between 82.5 and 84.45% of DQO, 58.0 and 73.9% of P-PO4(3-) and 51.2 and 53.9% of Cr. The elimination of nitrogen was achieved by assimilation, due to the fact that nitrifying bacteria were more sensitive and their activity was inhibited by the presence of chrome and high concentrations of organic matter. The removal of chrome was achieved by precipitation and/or adsorption on the sludge, being necessary to control the pH between 7.5 - 8.5 in the reactors.

El curtido de pieles es uno de los procesos más contaminantes de la industria por la serie de tratamientos químicos que involucra y el abundante volumen de agua residual que produce. Los efluentes de las tenerías son ricos en materia orgánica, nitrógeno, sólidos suspendidos, sales y otras sustancias inhibidoras que afectan los procesos de nitrificación y desnitrificación. Los reactores por carga secuencial (SBR) han demostrado ser una buena opción de tratamiento de estos efluentes por su flexibilidad y capacidad de soportar altas cargas de alimentación. En este trabajo se evaluó la eficiencia de un SBR alimentado con una mezcla de las fracciones del efluente de una tenería provenientes de los procesos de pelambre y teñido. El funcionamiento del sistema fue evaluado para dos tiempos de residencia hidráulico (8 y 12 horas) y para dos niveles de concentración del afluente (diluido con DQO máxima de 2.700 mg/L y concentrado con DQO mínima de 25.000 mg/L). Durante el tiempo de reacción se combinaron fases anóxicas y óxicas. Se obtuvo que sólo la concentración del afluente fue el factor que presentó diferencia estadística en los cuatro tratamientos aplicados, siendo mayores las remociones de contaminantes cuando se usaron afluentes diluidos (DQO£2.700 mg/L), lográndose la mayor eliminación durante la fase anóxica. Las remociones estuvieron en el rango de 83,3-85,0% para DQO; 59,6-73,0% para P-PO4(3-) y 83,9-84% para Cr. La eliminación de nitrógeno se realizó presumiblemente por asimilación debido a que los microorganismos nitrificantes mostraron ser los más sensibles cuando se modificaron las condiciones de funcionamiento del reactor.

The leather tanning is one of the most pollutant processes in the industry for the series of chemical treatments that involves and the abundant volume of residual water produced. Tanneries wastewaters are rich in organic matter, nitrogen, solid suspended, salts and other inhibiting substances that affect the processes of nitrificación and desnitrificación. Sequential batch reactors (SBR) have demonstrated to be a good option for treatment of this effluent because they have flexibility and manage high load charges. The objetive of this work was evaluated the efficiency of a SBR fed on a mixture of two fractions of the tannery wastewater, soak liquour and dyeing effluent. The functioning of the system was evaluated for two hydraulic residence time (8 and 12 hours) and for two levels of concentration of the influent (diluted with maximum DQO of 2700 mg/L and concentrate with minimal DQO of 25000 mg/L). During the reaction two phases were combined: anoxic and oxic. There was obtained that only the concentration of the influent was the factor that presented statistical difference in the four treatments tested, being major removals of pollutants when influents were diluted (DQO£2700 mg/L), the major elimination were achieved during the anoxic phase. The removals were in the range of 83.3-85.0% for DQO; 59.6-73.0% for P-PO4(3-) and 83.9-84.0% for Cr. The elimination of nitrogen was achived presumably by assimilation, due to the fact that nitrifying bacteria were more sensitive when operation conditions were modified in the reactor.